天文學新概念精選(九篇)

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第1篇：天文學新概念范文

他揭示了，被人們忽略而又客觀存在著的普遍規律

“宇宙及宇宙間的萬事萬物，因為力（泛指一切力）的作用而發生著聯系，而聯系即構成了網。因此，宇宙間不僅存在著萬有引力，與此同時還共生著‘力網’，力網是被人們忽略的客觀存在著的又一普遍規律，可以稱之為‘力網定律’。”

劉合群，一位普通的天文學者，雖然還名不見經傳，但他卻發現了“宇宙間存在著力網”，并首次揭示了“力網定律”，提出開創性的宇宙“力網理論”以及令人耳目一新、具有突破性的原始創新醫學理論。

“存在即力”――既是力學，也是哲學的全新概念

劉合群提出：“存在即力”，是對力的進一步認知，從而又打造哲學的新概念。他解釋說，存在與力是不可分割的，即是說“但凡存在就有力發生，作用也就出現，聯系（網）也就構成”。可見，存在、力、聯系不可分割。“存在”二字泛指了宇宙萬事萬物的存在，因此，也就包含了宇宙間的一切力，其中也包含“心力”。而對網的本質認知是：聯系即網。他給出的解釋是：“力中有網，網中有力”，兩者夾揉混然一體；力、網共生并共存，有力就有網，彼此無法剝離。

他說：力、網兩字獨立與“力網”兩字相合，完全產生了不同的涵義，力網揭示了宇宙間客觀存在著的又一自然規律，人們明了這一規律后，從此可以建立新的宇宙觀―“宇宙力網觀”從而完善我們的思維，在宇宙力網觀下，可以對宇宙、天體、自然，以及人體與疾病進行新的觀察，從而也會有新的發現，并產生新的認知。

為哲學“事物普遍聯系性” 找到科學的充分理論根據

劉合群說，宇宙間的每點都離不開力作用，這種作用產生的聯系構成了力網，因此，宇宙及宇宙間的萬事萬物皆以力網的形式或態式廣泛分布并客觀存在著。可見，“力網”理論，不僅揭示了聯系的起因，而且為哲學的“事物普遍聯系原理”，找到了科學的充分理論根據。

然而，“力網”為何一直沒有被揭示出來？是因為人們在思考“力”時，沒有想到網；在思考“網”時，沒有想到力；力、網分而視之，也就難以發現力網的存在。劉合群說，你可以覺察不到力網的存在，但力網卻在無形中制約著你，制約著整個宇宙！為此，劉合群主張建立“宇宙力網觀”。在“宇宙力網觀”下，我們觀察宇宙、天體、自然乃至人體、細胞，萬事萬物俱在網中、網內。據此，他提出了“萬物俱在網”的新概念。同時，又揭示出宇宙間的內穩機制；在此之前，曾經有外國科學家預言到宇宙間穩態機制的存在，但究竟在哪里？一直也是個謎，劉合群根據力網理論，對此進行了揭示，他說宇宙及宇宙間的萬事萬物所恪守的“牽連、牽制與制約”的規律，即是宇宙間的內穩機制。從而使宇宙保持著相對穩態。

當今醫學研究存在著碩大空白，力網理論又使人目睹醫學發展新天空

從天文學轉而又進入到“人體科學”的研究，力網的觀念和思維角度，使劉合群的探索走上了學科交叉之路，這也讓他無法再局限于一門醫學的認知，他打開了人體觀察新視窗。當他目睹到醫學研究陌生的天空時，他在無形中卻開辟了醫學的"新領域"，他憑著自己的直覺意識到，未來醫學的發展研究必將在這里產生突破。

劉合群說，天體和人體的運動變化規律是相通的，由此看來，古人提出的“天人合一”思想，不僅是哲學上的認識，也具有科學上的內涵。他說：“從力網視角看，當今醫學研究存在著碩大空白，其理論根據是，人體不僅具有生物性質、化學性質，更為重要的還應該具有物理的性質。這才是人體的整體性質，也是系統所在”。以往我們關注的只是生物化學的改變，這直接導致疾病的“物理成因”卻逃離了人類的視野。

劉合群認為疾病生成的規律不同于傳統認知。他認為，根據牛頓第二定律，力可以改變物體的運動狀態，人體的運動狀態依然由力來改變，力（指廣義力）是改變狀態的因（也包含心力），疾病生成的規律應為：作用（力）變化（態變）結果（變異）。從表述式可見，細胞、細菌、病毒的變異也只是一個變化的結果，屬于癥象范疇，還應該對“變異原因”作進一步探索。對“變異環境及變異土壤、條件”作進一步充分研究，使醫學研究進入新的履程，走向新的階段。真可謂帶有里程碑意義的觀點和見解。

第2篇：天文學新概念范文

關鍵詞：自媒體 文學 傳播 微信

自媒體并不是一個新概念，早在2003年，美國新聞學會媒體中心出版了由謝因?波曼和克里斯?威理斯聯合的《We Media（自媒體）》研究報告。他們是這樣定義的：“We Media是普通大眾經由數字科技強化、與全球知識體系相連之后，提供并分享他們的真實看法、自身新聞的一種途徑和即時傳播方式。”[1]2009年微博的流行正式開啟了自媒體時代，而微信則把自媒體的功能擴大化。在這個自媒體時代，微信以其信息的高速流通、圖文結合、碎片化的文化背景為文學的發展找到了新的出口。

一.“節點共享”的即時互動下的全民狂歡

在數字媒介環境下，“節點”（Humannode）即“人”（human）和“節點”（node）的組合[2]，界定在互聯網媒介環境下以人為傳播主體的節點，是通過數字互動媒介接受和發送信息的媒介用戶以及與用戶捆綁在一起的一體化信息。

微信文學在大眾傳媒時代產生，不可避免的保有了大眾文學的特征。高雅的傳統文學在現代商品社會遭受了巨大沖擊，人們曾一度懷疑藝術終結或文學已死。但是大眾文化也有自己的審美趣味，也就是日常生活審美化。2012年4月，微信4.0版本，用戶可以將文字、圖片、視頻在空間中，好友之間可以即時點贊、回復或者轉發。用戶結合現實場景進行改編，應用網絡熱詞在其中表達情緒，沒有諸如微博之類140字的限制，即時的發送，接收者同時可能是下一個發送者，發送者與接收者之間不再有絕對的身份區別，點贊和回復瞬間反饋到作者的個人空間，作者根據回復與之互動，微信文學就是以這樣一種網狀形式在微信平臺上流行起來。

狂歡理論源自于巴赫金的《陀思妥耶夫斯基的詩學問題》。這種狂歡指的是取消了人與人之間等級關系的狂歡。人們語言混雜，方言、俚語、習慣語交織在一起，通過無所顧忌的笑達到一種全民的自由。而在自媒體微信文學中，體現了帶有自由性的狂歡性。人們可以通過游戲、娛樂的語言釋放壓力，通過創造惡搞式形象放松自我。在這樣開放式的背景下，人們可以擺脫壓抑自由的書寫文字，微信文學中常常出現一些新奇詞匯表達，這就是微信文學狂歡化的表現。

誠然，文學需要新的文學形態為其注入鮮活力量，但微信文學的局限性可能帶給文學發展的負面影響也是值得思考并努力改善的。微信文學文本的碎片化、內容的平面化凸顯了消費時代大眾的審美趣味不高的事實，表達了娛樂至死的訴求和狂歡化的生活方式。同時，微信文學的快速生產，削弱了文學原本應該具有的深度，作者在個人化自由寫作中忽視了社會責任感。微信文學的良好發展需要融入更多的人文關懷，才能在自媒體的時代走得更遠，否則只是激起人們一時的狂歡興趣，在這樣一個信息瞬息萬變的時代并不能長久留存。

二.危機中的數字化選擇

隨著“快速點擊閱讀”時代的到來，手機、mp4、平板電腦等移動電子產品受到大眾熱捧，傳統意義上的紙質媒體受到了巨大沖擊，許多報刊雜志在自負盈虧中舉步維艱。

許多文學類實體期刊紛紛登陸了微信平臺，拓展了數字化之路的新視野。2013年11月《收獲》發出了第一條面向微信訂戶的群發內容，這是繼《小說月報》微信公眾號上線之后，又一家“老字號”傳統文學期刊在微信平臺上發起了尋找讀者的嘗試。目前可以搜索到的文學類公眾號有“讀者”、“青年文摘”、“讀者文摘”、“今天文學”、“青年文學”、“收獲”、“小說月報”、“上海文學”等。純文學的生存空間本來就不大，先天注定了它本身不能像通俗文學大眾文學那樣受到廣泛關注。在市場經濟的熱潮中，文學類實體期刊注定成為昨日黃花。所幸的是，在自媒體時代，文學類實體期刊搭上了以微信為主要載體的數字化傳播快車。

近年來，通過微博微信等自媒體平臺邁入作者行列走向實體出版的案例越來越多，這一現象凸顯了實體文學經久不衰的魅力。以微信為代表的自媒體未來的方向應該是，積極汲取傳統文學媒介的有益特質，提高自身的文學品味，正確的處理好文學的審美與市場化大環境之間的關系，將傳統文學文本具有的高品質有效融合到自媒體平臺，才能達到更好的傳播效果。

注 釋

[1]鄧新民：《自媒體：新媒體發展的最新階段及其特點》，《探索》，2006年第2期，第135頁。

第3篇：天文學新概念范文

關鍵詞：概念轉變；認識論；本體論；框架理論；多維課堂概念轉變框架

1　引言

建構主義學習理論中，學習者原有的知識經驗對學習新知識的重要性獲得了普遍的認可。學習者的頭腦并非空的容器，他們帶著已有的概念走進課堂。這些概念往往與公認的科學概念相悖，并具頑固性，不易通過傳統的教學方式消除，因而又被稱為“前科學概念”(preconception)、“相異概念”(alternative conception)或“相異構想”(alternativeframework)。上世紀80年代隨著建構主義思潮的興起，心理與教育領域掀起了兒童相異概念研究的熱潮。在明了兒童相異概念的狀況后，研究者開始關注兒童相異概念向科學概念的轉變，概念轉變(conceptual change)研究起源于這一熱潮。概念轉變研究旨在揭示兒童錯誤概念及其轉變的規律，是科學學習中的核心問題，也是國際研究的熱點。20多年來，研究者從不同的背景和視角出發研究概念轉變，形成各具特色的理論，出現多個理論爭鳴的局面，使研究不斷得以深化。本文擬對當前國際上主流的概念轉變理論及其發展加以評介，并提出構建更具普適性的概念轉變理論框架的設想。

2　主流的概念轉變理論

2.1　基于認識論的概念轉變模型

Posner等人借鑒了庫恩、拉卡托斯等當代科學哲學家的思想，將學習者的概念轉變與科學的發展相類比，包含“學習是探究”、“學生是科學家”的隱喻，提出了著名的基于認識論的概念轉變模型(conceptual change model)。該模型對概念轉變的界定是，核心、組織化的概念由一套概念系統轉變為另一套不兼容概念系統的過程。概念轉變有兩種類型：一是“同化”(assimilation)，運用已有概念解釋新現象；二是“順應”(accommodation)，為成功地理解新現象進行核心概念的重構，是根本性的轉變。實現順應需要滿足四個條件：首先，學習者對原有概念產生不滿(dissatisfaction)；其次，新概念具有可理解性(intelligibilit)，學習者對新概念形成統一和諧的內部表征；再者，新概念具有合理性(plausibility)，學習者的其他知識或信念與新概念一致；最后，新概念具有有效性(fruitfulness)，學習者可運用新概念解釋反例或引申新的探究方向。

同時，Posner等人認為概念并不是孤立的，而是有組織的系統，概念轉變與概念所處的“環境”有關。他們將影響概念轉變的因素形象地描述為“概念生態圈”(conceptual ecology)，具體包含五個方面：(1)反例，實驗或觀察的異常現象、異常結果；(2)類比和隱喻，使新概念變得可理解；(3)認識論信念，學生對知識性質、獲得過程的認識，比如成功知識具有“經濟、優雅、暫無反例”的標準；(4)形而上學的信念和觀點，包括學生對科學本質的理解和學生對概念的元認識，比如相對時空觀是學生理解狹義相對論時間概念的元認識；(5)其他知識，比如競爭的概念。

基于認識論的模型創造性地以學習者對兩套競爭概念的認識與評判來描述概念轉變的過程，為研究者提供了有益的研究思路，成為后續眾多研究者概念轉變研究的理論框架。但該模型也遭到了一定的批評，如Dreyfus的研究發現，學生態度積極、有較高責任感很重要，漠不關心的學生很難產生認知沖突。1992年，Posner等人針對批評對原模型做了修訂，承認學習環境中社會與動機因素的積極作用，拓寬了“概念生態圈”的內容。概念轉變模型所需滿足的第一個條件“對原有概念產生不滿”也引出激發認知沖突(cognitive conflict)的策略，成為研究者和教育者廣泛采用的概念轉變策略之一。Lim6n對認知沖突作為教學策略的研究進行了批判性評介，提出“有意義認知沖突”(meaningfulcognitive conflict)的概念并探討了學習動機、態度、策略等因素的影響。Lee等人開發了包含“識別異常”、“興趣”、“焦慮”及“對認知沖突情境再評估”四個維度的認知沖突評價量表。Anat等人探查了認知沖突與直接教學對不同學術能力學生所產生的影響，該研究發現學生學術能力與教學策略具有顯著的交互作用，學術能力高的學生更適應認知沖突方式，而學術能力低的學生則更傾向于從直接教學中獲益。這些研究為認知沖突作為概念轉變策略提供了有益的啟示。

2.2　基于本體論的概念轉變理論

Chi等人提出了基于本體論的概念轉變理論。該理論認為：在認識論層面，世界上的實體可歸屬為三個基本的本體論類別“物質”(matter)、“過程”(processes)和“心理狀態”(mental states)，每一個基本類別下又有若干的子類別，層層散開，構成三顆“本體論樹”(ontological categories trees，見圖1)；在形而上學層面，許多科學概念屬于“過程”類別下“基于條件的相互作用”的子類別；在心理層面，學習者傾向于將這些科學概念歸為“物質”類別。正是在不同層面上本體論類別的差異，尤其是形而上學層面與心理層面分類的不一致，導致學習者概念的錯誤。當學習者將概念正確地歸入其所應從屬的類別時，概念轉變即可實現。基于本體論的概念轉變也有兩類：同一本體論類別下子類別之間的轉換，稱為“枝節轉移”(branch jumping)；不同本體論類別之間的轉換，比如從“物質”類別轉移到“過程”類別，稱為“主干變換”(tree switching)，前者較易實現，后者較難達成”。

形而上學層面與心理層面分類的不一致將導致錯誤概念，這是因為當學習者在心理層面將原本屬于“過程”類別的概念劃分到“物質”類別時，會把“物質”類別的特征附加其上，比如，科學的電流概念指自由電子在電場力作用下定向移動，屬于“過程”類別，但學習者在心理層面將它歸為“流體”類別，就會把水流的特征附加到電流上――能夠被儲藏“電池中含有電流”、具有流動性“從電池流向燈泡”、被消耗“點亮燈泡電流被消耗”，形成錯誤的理解。研究者可以通過學習者的言語表達判斷他們對概念本體論類別的劃分，比如“物質”類別主要包括“阻礙”、“包含”、“消耗”、“吸收”、

“提供”等言語特征，而“過程”類別主要包括“轉移”、“激發”、“作用”、“平衡”等言語特征。為檢驗基于本體論的概念轉變理論，Sollta和Chi還開展了實驗研究，該研究發現在經歷了包含本體論信息的計算機模塊學習后，無論是面對言語解釋還是定性的問題解決，實驗組對電流概念的理解均比控制組更深入。

基于本體論的概念轉變理論對概念轉變的促進包含兩方面的啟示。首先，課程、教材和教師應關注學生的本體論信念，比如，教材應明確提出“過程”類別，讓學生清晰地意識到許多科學概念屬于“過程”類別下“基于條件的相互作用”子類別；其次，教師應注意教學語言，避免使教學語言強化了學生錯誤的概念分類，比如，教師在電流概念教學中常常用水流比喻電流，雖然這樣的類比能使電流形象化，但很可能會促使學生用流體的特征理解電流，因此在教學中教師用水流比喻電流應謹慎。

2.3　基于樸素理論的概念轉變理論

Vosniadou基于發展心理學對嬰兒樸素理論研究的成果，從框架理論的角度對概念轉變加以闡釋。該理論認為，概念根植于對它們起約束作用的更大的理論結構中，理論結構包括框架理論(Fameworktheory)和具體理論(specific theory)。框架理論包含本體論和認識論的前提，從嬰兒期的樸素理論發展而來；具體理論包含信念(beliefs)與心理模型(mental models)，受框架理論的約束在特定的問題情境中生成，具有動態性。當學習者在包含錯誤的本體論和認識論前提的框架理論下吸收新的信息，將會導致錯誤的概念。因此，概念轉變與理論結構的拓展和變化有關，分為兩類：一是“豐富”(enrichment)，在原有的理論結構下吸收新信息；二是“修正”(revision)，理論結構的轉變。具體理論較易改變，框架理論則較難改變。

Vosniadou等人深入研究幼兒園到初中三年級的學生如何理解物理學中力的概念，發現：學生對力的理解包含兩種本體論和認識論信念，即“力是物體內部固有的屬性”和“力是運動物體獲得的屬性”。學生在框架理論的約束下會生成具體理論用于解決特定的問題，比如，學生在“力是物體固有屬性”這一框架理論的影響下，吸收了包括觀察和社會學習在內的外來信息“物體有大小輕重”、“某些物體能推拉或阻礙其他物體”，調和成“力是大的或重的物體具有的屬性”的心理模型，用于解釋訪談中面臨的問題情景(理論結構見圖2)。Vosniadou等人還對學生如何理解天文學中的地球概念進行了研究，該研究發現：學生通常具有“空間有上下之分”、“沒有支撐的物體會下落”的本體論和認識論信念，在這一框架理論的影響下，學生形成了“圓盤地球”、“中空地球”等關于地球形狀的心理模型，而且這一現象存在跨文化的相似性。

基于框架理論的概念轉變理論認為，學生錯誤的心理模型可以被放棄，但背后的本體論和認識論信念卻很難被拋棄，因為它一般不為學習者所意識和檢驗。因此，概念轉變需要促進學生的元概念意識(metaconceptual awareness)，需要促進學習者對理論結構尤其是框架理論的意識和反思。同時，該理論認為僅僅挑戰學生的錯誤概念或錯誤心理模型并不能達到完滿的概念轉變，因為錯誤的根源在于概念背后起約束作用的框架理論，它從嬰兒樸素理論發展而來具有一定的牢固性，所以挑戰這些認識論和本體論前提才能引發根本的概念轉變。

3　概念轉變理論的發展

3.1　基于認識論概念轉變模型的發展

Hewson等人在Posner基于認識論概念轉變模型的基礎上，提出了“概念狀態”的概念，采用外祁、可觀測的“概念狀態”作為標識描述學習者內部“看不見”的概念轉變過程。他們以“可理解性”、“合理性”和“有效性”作為概念狀態的標識，認為概念的可理解性是低狀態，合理性處于中間狀態，有效性是最高狀態，概念轉變的過程就是新概念狀態不斷提升、原有概念狀態不斷下降的過程。Thorley給出了判斷概念狀態的操作性指標，形成了一套診斷學習者概念狀態的工具，為概念轉變研究引入了新的方法和思路。研究者可以通過觀察、訪談或問卷調查的形式獲取有關信息，診斷學生概念所處的狀態，以學習者學習生物學的基因概念為例：新概念處于可理解性狀態，指能夠運用“類比或比喻”、“圖畫”、“舉例”或“言語符號”等多種形式和諧地表征新概念，比如，學習者采用文字或圖畫的形式表征基因概念；合理性狀態，指能夠將新概念納入了自己的認知結構，新概念是“似是而非”、“使人信服”的，與實驗觀察的數據、過去經驗、自身的本體論和認識論以及其他知識具有良好的一致性，比如，學習者將基因概念與過去經驗相聯系“以前我并不明白這是怎么回事，但現在我懂得人能否卷起舌頭與遺傳基因有關”、將基因劃分到“過程”類別同時能理解基因具有蛋白質合成的特征；有效性狀態，指能夠知曉新概念的適用性、預期新概念未來應用的前景、明確評價兩個競爭的概念，是概念所處的最高狀態，比如，學習者知道什么是轉基因食品、能預期未來基因研究將有助于人類疾病的治療。當新概念從“可理解性”至“有效性”狀態不斷上升、原有概念從“有效性”至“可理解性”狀態逐步下降時，學習者的概念就發生了轉變。

3.2　超越“冷”的概念轉變

Pintrich等人認為，過于強調認知因素而忽略學習者動機、情感的‘冷’的概念轉變理論只能解釋來自實驗室的研究結論，不足以闡釋真實課堂中發生的概念轉變。在科學課堂上，學生的學習與科學家的探究是有差別的，科學家的探究以目標為導向，而學生的學習可能是盲目的，當學生不具有掌握取向的動機時，很難對原有概念產生不滿并看到新概念的可理解性和合理性。由此，Pintrich提出要超越“冷”的概念轉變，將學習者的動機與課堂情境因素納入概念轉變的研究中，動機因素包含目標、價值、自我效能感和控制信念，在概念轉變中是潛在的中介變量，課堂情境因素包含任務結構、課堂權威和評價方式，在動機與概念轉變之間起調節作用。2003年，Pintrich等人進而提出“有目標的概念轉變”(intentional conceptual change)，其特征為：以概念轉變為導向、包含學習者的元認知意識與監控、內部動機、意志控制和自我調節等非智力因素的參與。Chambers等人的研究發現，學生最初的興趣水平、知識經驗對電流概念轉變中的性別差異具有調節作用。Beeth、Vosniadou等人對課堂情境影響概念轉變加以研究，發現：課堂中，認知任務以問題為導向、教師鼓勵學生主動控制學習積極做出預測并檢驗假設、師生交流民主平等、學生敢于表達和爭辯、提倡小組合作、評價以促進和發展為宗旨，概念轉變就有可能發生。

3.3　多維課堂概念轉變框架

Treagust等人提出“多維課堂概念轉變框架”(multidimensional framework for conceptual changein classroom)，試圖對主流的概念轉變理論加以整合。多維課堂概念轉變框架包含認識論、本體論和社會／情感三個維度，每個維度構成三角形的一條邊，三個維度相互交叉(如圖3所示)。為了檢驗該概念轉變理論框架，Treagust等人對澳大利亞的高一學生在生物課堂中學習基因概念的過程加以研究，收集了課堂教學實錄、教學中學生的工作單、教學前后考查學生概念理解的開放問卷以及教學后部分學生的訪談錄音等多項數據，發現：無論是認識論、本體論還是社會／情感因素，單維度的理論均無法完滿地解釋課堂中發生的概念轉變，它們從不同角度部分地解釋了課堂中的概念轉變：從本體論的角度，教學前學生傾向于將基因歸入“物質”類別，教學后學生將基因歸入“物質”類別的比例從70％下降到44％、歸入“過程”類別的比例從11％增加到47％；從認識論的角度，教學后不同的學生基因概念達到不同的狀態，少部分學生能運用基因概念解決問題達到了有效性狀態，另一些學生則只能達到合理性狀態；從社會情感的角度，由于與自身密切相關，學生對基因概念的學習具有積極的態度，但教師布置的認知任務沒能促進學生的基因概念達到有效性狀態，這為多維課堂概念轉變框架提供了實證依據。

4　現有理論評價

研究者從不同的背景和視角提出的概念轉變理論具有各自的優勢與局限，對現有理論加以評析有助于今后概念轉變理論的深化與發展。基于認識論的概念轉變模型優勢在于：包含“學習是探究”、“學生是科學家”的隱喻并以“概念生態圈”形象地描述概念轉變的環境，這對學生科學素養的培養與現代課程改革所倡導的科學探究式學習具有重要意義；模型提出順應需滿足的四個條件以及后來Hewson等人發展的概念狀態操作性指標，都是研究者可以直接采用的診斷工具。然而，基于認識論的模型其局限也很明顯：模型描述的是兩套不相容的概念系統相互競爭的過程而非轉變的因果機制，雖然Posner等人提出了包括反例、認識論信念、形而上學觀念等因素在內的“概念生態圈”以描述概念轉變過程可能受到的影響，但“概念生態圈”內容不斷擴大，沒有指出核心的影響因素，也沒有闡明各影響因素之間的相互關系。

基于本體論的概念轉變理論其優勢在于：指出了學習者錯誤概念的成因、對一些基本的如力、熱、電、聲、基因等科學概念的轉變具有一定的解釋力，與科學概念的發展具有某種程度的相似性。其局限在于：某些跨類別的概念，比如光具有“波粒二像性”使其既可劃分為“物質”類別，又可納入“過程”類別，運用本體論很難解釋；同時，有研究發現，即使學習者對概念進行正確歸類也無法達到完滿的轉變，概念轉變更可能是一個緩慢的、多層次的變化過程，并非學習者把概念正確歸入其所屬的本體論類別即可達成。

基于樸素理論的概念轉變理論也指出了學習者形成錯誤概念的原因以及轉變的困難何在，它與發展心理學研究成果緊密結合，體現了生成性學習雙向建構的機制，對相同的外部信息輸入不同的學習者獲得不同的建構結果這一普遍的現象具有解釋力。其局限在于：學習者內部的框架理論是研究者通過學習者的心理模型做出的一種推測，不同的研究者可能推測出有差異的結果，而這些結果之間很難進行比較。

多維課堂概念轉變框架旨在把不同的概念轉變理論加以整合，具有基于真實課堂概念轉變過程的實證依據，但目前整合的框架過于簡單粗略，三個維度之間的具體關系也有待確定。

5　問題與展望

第4篇：天文學新概念范文

關鍵詞：物理學；知識經濟；經典力學；工業革命；量子力學

在人類文明發展的進程中，物理學的每一次重大突破都帶動了科學技術的騰飛和社會經濟的變革。以科學技術為主要內容的“知識”改變著社會經濟的性質、特征和運行方式，給人類社會帶來了全面而深刻的影響。

一、從物理學發展理解經濟變革的根源

1、在農業經濟時代，土地是經濟發展最重要的資源。生產組織形式是自發的家庭生產方式，人類長期維持著經驗積累和簡單再生產，社會財富的增加相當緩慢。分配的主要依據是土地，擁有土地就擁有了財富和分配權，占有全部的剩余勞動成果。土地終極所有權掌握在皇帝手中，從而形成國家集權中軸支撐著社會。

科學巨匠牛頓，在哥白尼、伽利略、開普勒的基礎上，通過對天文學定律和力學實驗規律的高度概括總結，把物體的運動規律歸結為牛頓運動三定律和萬有引力定律。經典力學的成就，使機器發明成為可能，為首次工業革命提供了理論和技術支持。隨著蒸汽機的發明和使用，帶來了機器制造、交通運輸、礦山開采等產業的迅速發展，從而引起了從手工勞動向動力機器生產的飛躍，迎來了人類社會發展史上的新紀元。

2、工業經濟時代，機器、設備和原料是經濟發展最重要的資源。其主要特征是資本積累和擴大再生產，社會財富得以快速的增加，生產規模得到迅速擴大，然而最終卻導致了經濟危機。資本成為主要的分配依據，憑借著資本的大小，來瓜分社會財富和剩余勞動成果。機器大工業形成有組織的公司企業，資本被控制在資本家手中，公司企業就成為社會的中軸。

在奧斯特、法拉第的基礎上，麥克斯韋把神秘、抽象的電磁規律以數學方程完美地表示出來，從而形成了電磁場理論，同時預言了電磁波的存在。電磁場理論和實驗的巨大成就導致了電機、電燈、電報的發明和使用并引發了第二次工業革命。從此，人類全面進入了以機器大工業和社會化大生產為重要標志的工業經濟時代。

3、知識經濟是建立在知識和信息的生產、分配和使用之上的經濟。在知識經濟時代，知識將成為經濟發展最重要的資源，信息成為重要的商品和競爭要素。具有經濟發展可持續化、資產投入無形化、世界經濟一體化、經濟決策知識化等特點。知識型和科技型的勞動者，在社會生產中的作用日益增強，成為企業和經濟發展的關鍵，直接決定著企業的競爭能力和最終命運。

二、以物理學概念思考知識經濟的內涵

1、隨著信息技術的不斷發展，計算機日趨微型化，因特網使傳遞信息所需的時間節省了百萬倍，空間概念更是幾近消失。真可謂：“千里縮銀屏，數載化瞬息”。如果把信息視作物質，那么在相對高速地傳遞信息過程中，愛因斯坦相對論的“尺縮”和“鐘慢”效應會有什么體現呢？

知識經濟帶來了商業、金融、教育和文化娛樂的全球化，企事業單位在空間的分布狀態呈“無形化”和“分散性”。產品的開發與經營周期大為縮短，實現了所謂“實時運作經濟”。時間的“滯后效應”被引起重視，可持續發展問題變得極為突出。

2、物理學又是一門實驗科學，它的每一個原理和定律，都是在系統觀察和科學實驗的基礎上建立起來的，并且隨觀察和實驗水平的提高不斷完善和修正甚至被否定。如人們對光的認識就經歷了由粒子――波動――波粒二象性的曲折過程。量子理論認為一個電子究竟是粒子還是波？這要取決于選擇的實驗條件。這種不同尋常的作用對客觀實在的影響，在知識經濟中會有什么表現呢？

知識經濟對決策的基本要求是科學化、民主化、系統化和程序化。科學化就是要在決策中全面地應用知識。程序化就是把決策的過程分為準備謀劃、抉擇、控制與修正四個階段，每個階段又有若干步驟，它們是與觀察和實驗緊密聯系的。如準備階段中有關信息的收集和處理，謀劃時的預測或可行性研究都離不開觀察和調查；控制與修正階段的實施離不開實踐和檢驗。

3、縱觀物理學的發展歷史，從經典力學、電磁場理論到相對論、量子力學以及宇宙大爆炸、量子信息、統一場論等，展現在我們眼前的是一部充滿生機的探索和創新史。面對經濟全球化和日趨激烈的國際競爭，我們如何運用物理學的探索和創新精神面對知識經濟的挑戰？

探索和創新是物理學的靈魂，同樣也是知識經濟的靈魂。知識經濟提出經濟創新概念，即5個新：引入一種新產品，采用一種新的生產方法，開辟一個新的市場，獲得一種新的原料來源，實行一種新的企業組織形式。

綜上所述，物理學作為自然科學的基礎學科和帶頭學科，不僅為自然科學、工程技術提供了理論基礎和實驗技術，而且在社會經濟發展中發揮著極其重要的作用。瀏覽人類社會由農業經濟、工業經濟到知識經濟發展的歷史，不難看到物理學在其中扮演的角色。

作者單位：棗莊學院

參考文獻:

第5篇：天文學新概念范文

關鍵詞：中學化學 新課程 化學教學

隨著我國新課程改革的逐步推行，當代中學教師對新課程、新教材都有意識地進行深入研究，以便隨著社會的不斷進步培養出新一代高素質的人才。化學在推動社會生產與科技發展和提高國立的競爭方面有著不可替代的作用。

1.現代化學的地位和作用。

化學是研究物質的性質、組成、結構、變化和應用的一門自然科學。世界是由物質組成的，化學則是人類用以認識和改造物質世界的主要方法和手段之一。化學是重要的基礎科學之一，在與物理學、生物學、天文學等學科的相互滲透中，不僅本身得到了迅速的發展，同時也推動了其他學科和技術的發展。化學的重大成就，還豐富了自然辯證法的內容，推動了唯物主義哲學思想的發展。

化學在人類社會的發展中起著核心科學的作用。它為人類進步提供物質基礎。化學還在相關學科的發展中起了牽頭作用：它牽動其它學科向分子層次發展；化學研究帶動其它學科的過程研究；化學研究帶動了材料科學的發展； 化學實驗方法學推動其它學科在分子層次上觀察和測定物質的變化過程。

可以說化學源自生活又深刻影響人類生活，化學與生活息息相關，中學化學教材中包含著豐富的社會生活常識的教育內容，在新課程中體現更為突出。

2.新教材（人教版）中學化學中的生活內容及要求

我國《基礎教育課程改革綱要（試行）》指出：“改變課程內容‘難、繁、偏、舊’和過于注重書本知識的現狀，加強課程內容與學生生活以及現代社會和科技發展的聯系，關注學生的學習興趣和經驗，精選終身學習必備的基礎知識和技能。 ” 課程內容的這一轉變，力爭反映現代科技發展的新成果，使課程具有時代精神。此外，不再單純以學科為中心組織教學內容，不再刻意追求學科體系的嚴密性、完整性、邏輯性，注重與學生的經驗結合在一起，使新知識、新概念的形成建立在學生現實生活的基礎之上。課程內容切實反映學生生活經驗，努力體現時代特點，將會有效地改變學生學習生活和現實世界相脫節的狀況，極大地調動學生學習的積極性和主動性。新課程的核心是強調培養科學素養，這與當今世界科學教育發展的主流趨向是吻合的。而學生科學素養的培養又離不開人類的日常生活。

3.義務教育課程中的生活化學部分

義務教育新課程的理念中提到：“注意從學生已有的經驗出發，讓他們在熟悉的生活情景中感受化學的重要性，了解化學與日常生活的密切關系，逐步學會分析和解決與化學有關的一些簡單的實際問題。”新課程已經注意到了培養學生用化學的眼光來分析生活中的常見問題，這也與新世紀世界各國提高公民素養的主流相一致。

《義務教育化學課程的內容標準包括5個一級主題，分別為：①科學探究，②身邊的化學物質，③物質構成的奧秘，④物質的化學變化，⑤化學與社會發展。這些內容在新教材以下單元中均不同程度地滲透和體現了生活化學：第二單元我們周圍的空氣；第三單元自然界的水；第六單元碳和碳的化合物；第七單元燃料及其利用；第八單元金屬和金屬材料；第九單元溶液；第十單元酸和堿；第十一單元鹽 化肥；第十二單元化學與生活也就是說，義務教育中生活化學部分將近占整體十二個單元的3/4 。

新教材注重從學生熟悉的日常生活和社會現實中選取素材，如“空氣質量預報”、 “水污染” 、“用洗滌劑洗餐具”、“防毒面具”、“撲滅火災”、“海水制鹽”、“農作物生長必需的化學元素”、“照相底片的感光”、 “西氣東輸工程” “水污染”等，這樣不僅拓展了學生的知識面，還使學生意識到我們的生活中處處有化學，促使學生逐步用化學的眼觀看待和解決生活中遇到的相關問題。

初中學生學習的知識和接觸社會的機會有限，因而通過實驗來了解化學在實際中的作用是一條很好的途徑。新教材中的實驗素材的選取都比較貼近生活。如“呼入與呼出氣體成分是否相同的探究”“水的凈化”“硬水和軟水的區分”、“模擬酸雨的危害”、“乳化作用的應用”、“測定身邊物質的pH”、“溶液酸堿性對頭發的影響”等。另外，實驗的生活化還體現在實驗用品上，使用一些生活中的物品，如在粉塵爆炸實驗中利用金屬易拉罐和小眼藥瓶，測pH選擇生活中的一些物質等，這樣能啟發教師在實驗條件較差和經費較少的情況下，利用現有的材料安排實驗，也能啟發學生在生活中隨時利用生活中的物品進行一些簡單的實驗探索，同時培養學生的節約意識。

新教材總體而言很好，教師如果能夠深刻體會新課程的基本理念，并有意識地在教學中滲透，則十分有利于培養和提高學生的科學素養。學生在學習過程中進行一定程度的科學探究，不僅使所學知識掌握得更加牢固，而且能掌握科學探究的方法，提高自身的探究創造能力，使學生終身受益，為他們今后的發展帶來深遠的影響。

教材不是教師要教的全部，也沒有十全十美的教材，學生會接觸到很多與化學有關的生活問題，教材并不能完全幫助學生解決，這就要求教師在教學中要注意聯系實際，幫助指導學生運用各種手段拓寬視野，開闊思路，綜合運用化學及其他相關學科的知識分析解決有關問題。教師應充分關注現代化學科學的發展，關注化學應用的具體事例，關注發生在身邊的一些與化學有關的現象，在教學過程中隨時補充一些鮮活生動的事例，以使學生真正認識到化學與生活、與社會的關系，才能進一步提高學生的科學素養，著眼于學生未來的發展，體現時代性、基礎性和選擇性，為社會培養合格的公民。

參考文獻：

1.王夔 未來化學學科的發展趨勢 《世界科技研究與發展》，2001年第23卷第1期

2.《基礎教育課程改革綱要（試行）》

第6篇：天文學新概念范文

時間過的真快，一晃眼我現在的身份又轉換回了學生。記得剛進實習學校的那個星期一，我們計劃在下午跟同學見面做自我介紹，但由于旅途太遠錯過了，就推遲到晚上自習課上，當我在學生們熱烈的掌聲中走上講臺時，我真的有種無法預言的激動，那種感覺我想已經在我心底留下了深深的烙印。看著那充滿笑容的可愛的臉龐，我一下子用開心的語氣大聲流利的為自己做了個漂亮的自我介紹，因為我不想讓他們失望，這讓我為自己開了個好頭，是個很好的實習狀態。一個多月的時間匆匆而過，還來不及看清楚，就又將遠去，回想一個多月與學生們生活在一起，有太多的體驗，太多的苦澀中卻透著甜意，將近一個多月的實習班主任工作的經歷雖然很短，但讓我越來越深切地感受到班主任工作的重要、深奧，它不只是一項工作，更是一門藝術。我想我是一個幸福的人，因為我兩手空空而來，卻帶走了無數美好的回憶和寶貴的經驗：是第一次走上講臺的激動，是第一次被稱呼為老師的甜蜜，是第一次跟學生眼神交流的回憶，以及對自己實習生活的思考。所有的這些，對于第一次登上講臺的我來說，是如此的珍貴與難得，我感受到了，作為一名人民教師的光榮與艱辛。

實習期間，我擔任了貴港民中高一 (11)班的語文任課老師。在教學上，堅持以"學生為主體，教師為主導"的原則，結合"新課標"、考試大綱和實習學校的情況，認真研讀教材，全面、仔細地查閱各種相關資料。研究本班學生的實際情況，確定較為適宜的教法，認真備課，認真準備每一節課的教案，精心準備好每一節課，并以最大的熱情去上每一節課，課后虛心聽取指導老師的意見和學生的反饋信息，再運用到具體的教學實踐中去，從而進一步完善自己的教學工作。課后認真批改作業，比較順利地完成了所有的教學任務。準備是充分的，但實際的教學情況是我們不能預料到的，例如：在教學是學生的反應與課堂突發狀況是很難提前把握的，因此在準備上課之前，一定要把課文掌握透，知識點不要落下。

當我對貫穿于新的新課標中的語文教學思想有了進一步的認識，更堅定了語文學科是一個既具有工具性又具有人文性的學科的認識，對第一次使用的新教材也能較好的把握和處理了。

較為滿意的幾點

一、在寫作教學方面，將課堂作文和課下周記結合起來處理，既完成了教材規定的寫作教學任務，又在某種程度上彌補了本冊教材課文教學與寫作訓練脫節的不足，學生的寫作水平較過去都有了一定的提高，寫出了不少有思想、有情感、有文采的好文章。

二、在處理新教材的課文教學方面，充分認識到了本冊課本以文學鑒賞為主要教學任務的特點，為配合教學，為學生作了"詩歌鑒賞"和"散文鑒賞"兩個方面的指導，取得了很好的效果。

三、組織了語文綜合性學習活動，即是詩歌朗誦比賽。活動都受到了學生的歡迎。在詩歌朗誦比賽上，學生踴躍上臺，深情朗誦自己精選的詩歌作品，所有的人都沉浸在詩歌的迷人境界中。在詩歌背誦比賽中，學生們將"課下十年功"展示于"課上的一分鐘"中，讓詩歌內化為自己的精神以后，又外現為一種氣質。

四、按照新課標有關課外閱讀的要求，較有效地組織了學生的課外閱讀活動。我不斷地把大綱推薦的閱讀篇目介紹給學生，要求他們制定可行的讀書計劃，利用零碎時間讀名著，并通過考試的形式檢查他們的閱讀情況。

不足的幾點

一、在學生習作的講評方面做得還很不夠，客觀原因是時間少，主觀原因是自己的重視程度不夠，沒有擠出時間來完成好這一項很有意義的工作。

二、對學生的課后作業檢查的力度還不夠，使得一部分學生沒有按時保質保量地完成作業，在月考的考試中就表露出來了。

三、自己常想得過且過，對新事物(如計算機知識和操作、新教材中的詩歌背誦、新概念作文等)有些不以為意了。

四、忽略了學生對語文學習的興趣，上課時沒注意學生知識的水平有限以及思維方式單一的特點，把一些難理解的段落分析過細，讓學生沒真正理解意中意。

而在班主任工作方面，我也盡心盡力地完成。班主任工作是有目的、有組織的教育實踐活動，需要有計劃、有步驟地進行。班主任工作實習，尤其特殊。我們面對的是幾十個認知力有差距、，智力水平有區別、個性不同、健康狀況不一的學生，情況十分復雜，工作顯得有點難度。為了保證學生健康成長，做到學校、社會、家庭三方面教育的協調一致。班主任工作計劃顯得尤為重要，班主任應該充分考慮，才能更好的安排教學。作為實習班主任的特殊性，更加應該做好實習計劃，努力配合好原班主任老師的工作，一起來建設班級的學風、班風，做好學生的思想工作，提高學生的學習積極性和充實學生的業余生活。

俗話說："身教重于言教。"老師的外在行為表現對學生具有一種榜樣和示范的作用，會對學生產生潛移默化的影響。高中學生的生理、心理及綜合素質趨于成熟，思維活躍，情感豐富，對身邊發生的事情具有了自己一定的判斷能力，也有了自己一定的看法。在高一(11)班班主任雷老師的幫助帶領下，我在班中教好自己語文課的同時，無論是在穿著打扮方面，還是在言行方面，無論是在教學能力方面，還是在個人修養方面都非常注重自己在班中的表現，時時以一名正式班主任的身份要求自己，在班中得到了學生的認可與支持。只有尊重自己、為人師表的老師，才能從學生那里得到愛戴與尊重，在班中建立起學生對自己的威信，這是班主任工作的基礎。

為了對同學們增進了解，我抓住一切可能的機會和他們接觸，在每天上課間操時，我堅持跟操，了解他們的情況;在每次同學們進行班內、校內勞動時，我積極與同學們一起勞動，增加與他們每個人接觸的機會;在每次學校舉行大型活動時，我積極配合班主任參與組織與籌備，與同學們共同協商，做好本班工作。通過以上方法，我逐步了解了班內每一個學生，為做好班級輔助管理工作做好了準備。

在班主任工作中，我體會到轉化后進生與培養優等生同樣重要，對后進生我們只要關心、愛護他們，做深入細致的工作，因勢利導，循循善誘，讓他們感受到集體的溫暖，老師的關心，使他們有親切感、安全感、信任感。

第7篇：天文學新概念范文

育。數學教育是對數學教材進行教學法的加工，使學生更容易理解和掌握數學的內容、思想和方法的教育活動。教育數學是為了數學教育的需要，對數學家的研究成果進行再創造，改進數學的體系和表述形式，使它更加適合于教學，其本質是一種對數學的再創造活動。

! 數學教育與教育數學的關系

數學教育要解決的問題：一是教什么？二是怎

樣教？三是為什么這樣教？教什么的問題是一個課程問題，而課程內容是課程的核心要素，課程內容是國家課程目標從人類的經驗體系中選擇出來，并按照一定的邏輯順序組織編排而成的知識和經驗體系［%］

。課程內容的基本要素是知識。人類科學文

化知識是課程內容選擇的直接來源。科學文化知識的發展速度制約著課程內容更新的速度。數學作為人類教育的主要課程之一，它的內容來源同樣是人類已有的數學知識，亦即數學教育靠數學提供材料。

然而，人類的知識總量增長一倍的時間周期大大縮短：%E 世紀需要%H" 年；%D 世紀需要H" 年；!" 世紀$" 年代需要$" 年；!" 世紀 H" 年代需要 %" 年。知識無論在內容和形式或者是數量和質量的發展速度都達到了令人吃驚的速度，僅!" 世紀A" I#" 年代，人類新發明的科學技術就遠遠超過前! """ 年的總和。數學的發展也不例外，世界上有數以萬計的數學家，在幾百個不同的數學分支里開掘，不斷地誕生出新概念、新定理、新猜想、新方法、新問題，人們不可能在有限的生命歷程窮盡對他們的學習，更何況它們中只會有少部分會受到同行專家的青睞，被寫入專著，成為大家學習鉆研的基本參考資料［%］。它

們中極少極少的部分，由于其基礎性和重要性，才能進入課堂，成為各學段的課程內容。然而，即便是這些內容也不能直接被作為課程內容，因為數學家在發表自己的研究成果時呈現出來的是一種經過嚴密地演繹和邏輯推理的形式化結果，掩蓋了發現和證明時所經歷的繁復曲折的思考。如果不進行從原始文獻到能夠引領初學者跨越科學門檻的教程，只是進行教學法上的加工是遠不能達到教育目的的。像歐幾里得《幾何原本》中的許多內容，在此之前就有了，是歐幾里得對古希臘幾何研究的成果進行數學上的再創造，如同用一根線將散落著的珍珠串了起來，使這些知識至今還在人們的頭腦中發揮著作用。

再如柯西，他對牛頓和萊布尼茲之后積累了!"" 年的微積分研究成果進行了再創造的研究，寫出了邁向嚴密的微積分王國的《分析教程》。還有，代表我國古代數學研究成就的《九章算術》，它本身是對中國秦漢以前數學成就的總結，又影響著后世的數學研究和創造，特別是劉徽的《九章算術注》，更可以看成是對前人研究成果的再創造。以上這些實例告訴我們，要想實現數學教育的目的，首先應將數學家的研究成果進行再創造，把原生態的數學變成教育數學，才能使這些數學成為代代相傳的真知。

! 數學發展史與數學教育

中國是世界數學的發祥地之一。早在公元! 世

紀，“算經十書”就被我國古代的數學家完成，并成為長達近" ### 年的算學教材。翻開中華民族的文明史冊，數學教育史與數學發展史之間互動的關系便清晰可見，數學教育在數學的產生、積淀和創新的過程中發揮了巨大的傳承作用，數學的發展又促進了數學教育這種傳承作用的發揮。《前漢書》即有：

“伏羲畫八卦自數起”。從殷墟出土的甲骨片上看，當時就有了完善的十進制記數法，可以推斷商朝已經開始傳授和學習十進位值制記數法了。到了西周正式提出以“禮、樂、射、御、數、書”為內容的“六藝”

教育。藝者，技藝，把數學當作一種技藝來傳授。因此，古代數學發展就被賦予實用性和算法化的特點，使計算成為數學和數學教育的核心。數學因其在貿易、治水、工具制作、田地計算、管理、建筑、手工業、天文歷法等方面應用的廣泛性，推動著數學本身以及數學教育的發展。古代數學的發展首推在漢代完成的《九章算術》。九章算術中的問題幾乎都來自社會生產、生活實踐。"$! 個問題及答案，還有 "#"個術（算法）。“術”是一類問題的共同解法，有了“術”，就可以用它來指導人們的實踐，解決一系列的問題。“術”的這種作用從另一方面又推動了“術”的研究。魏、晉、南、北、朝時期，劉徽的《九章算術注》、《海島算經》、祖沖之得出的% 位有效數字的圓周率等都是傳統數學在“術”方面的最高成就。

隋唐時期，以皇帝的名義欽定 &# 種數學教科書即《周髀算經》、《九章算術》、《孫子算經》、《五曹算經》、《夏侯陽算經》、《張丘建算經》、《海島算經》、《五經算術》、《綴術》、《輯古算經》，總稱為“算經十書”，并被之后歷代沿用為經典教科書［&］

。數學教

育的這一空前發展為數學的發展奠定了基礎，為宋、遼、金、元時期數學人才輩出創造了先決條件。在宋、遼、金、元時期產生了一大批杰出的數學家和數學教育家，取得了具有世界歷史意義的數學成果。

賈憲的增乘開方法，秦九韶的《數書九章》與高次方程數值解，李冶的《測圓海鏡》與天元術，朱世杰的《四元玉鑒》與高次聯立方程組，楊輝的《詳解九章算法》、縱橫圖、垛積術等，這些光輝的數學著作和科研成果把我國傳統的實用性算法體系提升到了抽象性算法體系的高度［"］

。明代是中國封建社會的

晚期，商品經濟的發展，致使數學教育向為商業服務的實用方向發展，珠算教育大為普及，使珠算成了數學教育的主流。隨著社會矛盾激化，實行文化專制，排斥數學研究，嚴禁民間習歷法，導致宋、元時期創造的高深數學失傳，中斷了中國抽象性算法體系的發展。這種數學發展上的中斷，必然影響數學教育的發展層次。到了清代前期由于西方數學的傳入，開始了中西數學融合的過程，更由于康熙等皇帝的重視，數學教育有了一定的發展，但在地方和民間的數學教育仍以珠算為主。回顧數學與數學教育走過的歷程，的確數學發展與數學教育的發展水平是休戚相關的。

# 數學教育與數學發展

數學發展的歷史也是教育數學發展的歷史。翻

看中國古代數學發展的歷史，不難找到教育數學的痕跡。如開始于西周的算籌記數在長期的計算過程中，人們發現不同位值的相鄰數字之間容易混雜錯落，于是創造了縱式和橫式，即個位、百位、萬位的籌用縱式，十位、千位、十萬位的籌用橫式，其余各位依此類推［"］

。像這樣對知識的改造，其初衷是為了更

好地傳承和為數學教育服務。再如，劉歆（前 ’#—"(）是漢代名儒及數學家，通樂律、歷法。其《三統歷》提出“歲星超辰”算法以改進歲星（木星）周期的計算［"］

。還有，劉徽的《九章算術注》就是劉徽把

《九章算術》注釋成以應用問題集為形式，以籌算為工具，以“術”為中心，密切聯系實際的數學教育體系［"］

。在清代乾隆、嘉慶年間的乾嘉學派校注數學

典籍，不但保存和挖掘了中國古代優秀的數學遺產，而且經校注后學者易于理解，有利于數學教學使用［"］

。事實上，因為中國傳統數學是以解決問題為

出發點的，實用是它的一大特點。根據《考工記》的記述，手工業需要相當的數學知識和把知識用于實際的“技藝”。興修水利包含著對人們在測量、選線、規劃、施工、籌備物資等方面的知識和許多技術要求，這其中有許多知識和“技藝”均與數學知識有關，但無論是技藝還是數學知識都是在師徒間個別傳遞的。這種傳遞必然包含了教師對數學知識及把數學知識應用于實際的“技藝”的個人整合，亦即這些知識或“技能”被師傅（老師）用他個人的實踐和認識改造后，以更易于學生接受和理解傳授。可以說，凡是被傳承下來的知識，在傳承的過程中，都歷經了一個被改造的過程。對數學而言，就是將數學變成教育數學的過程。此過程因為蘊涵著對數學本身的探究，有所新發現就是一種必然，也勢必推動數學的發展；反之，數學的發展又使教育數學獲得發展的動力。

! 結 語

數學的發展與數學教育的發展是互為前提的，

教育數學是二者溝通的橋梁，它的發展依賴于數學的發展和數學教育的發展，同時它的發展既推動數學自身的發展又推動數學教育的發展。因此，數學發展、數學教育、教育數學三者是相輔相成、三位一體的。現階段，數學教育應從數學發展史和教育數學兩個角度著手：一方面結合教育現實開展校本化的課程開發；另一方面可以結合數學發展的歷史，讓學生體會知識產生發展的歷程，及數學家的艱辛勞動，從宏觀上形成個人對知識的把握。

!）教育數學的思想進行校本化的課程開發

（"#$%%&’()"*+ #,--.#,&,/）。其思想源于 01 世紀21—31 年代的西方發達國家，主要是針對課程編制者、課程實施者和課程評價者之間的脫節以及由此產生的各種弊端。它的開發者是學校中的部分教師、全體教師，或者是學校與其他機構的合作；開發的課程范圍，既可涉及部分課程，也可涉及學校的全部課程；就開發的程度而言，除了新編課程（全新開發），學校或教師選擇、改編的課程，也屬校本課程之列。所以，它包含兩層含義：一是使國家和地方課程校本化，即學校和教師通過選擇、改編、整合、補充、拓展等方式，對國家課程和地方課程進行再加工，使之更符合本校學生的特點和需要；二是學校設計開發新的課程。本文所說的校本課程開發主要指學校和教師通過選擇、改編、整合、補充、拓展等方式，對課程進行再加工，使人類數千年積累的數學知識體系更符合本校學生的特點和需要，使學生容易接受。如何開展此項工作？利用集體的智慧，將教師從長期處于孤軍奮戰的境地解放出來，將教師對教材知識的再創造顯性化，共同找尋出一種較優的數學概念的表達方式，使數學知識的邏輯結構更適合學生理解和掌握。找尋一種更優的解題方法或解題模式，以幫助學生掌握知識、獲得技能、發展能力。

例如，學習一元微分不變性時，不妨順勢滲入換元的思想，一可讓學生易于理解這條性質，二可為換元積分法做理論和方法上的準備。經過諸如這樣的教材處理并在實踐中結合學生的學習實際，進行教材處理及教學方法上的反思，再交流、再實踐，再反思，逐步完善，最后以集體形式完成校本課程的開發，達到課程學習的目的。

0）文化是一切非自然的、由人類所創造的事物或對象。數學的對象并不是自然界的客觀實在物，數學是數學家在長期實踐中創造出來的，因此，數學是人類的發明，故數學是一種文化。文化的一個重要特征就是具有歷史性，數學也不例外，任何時期的某一數學成果都不是某一時間的偶然產物，都伴隨著歷史的積淀。“數學的過去被永遠地同化在它的現在和將來，這使得數學成為一個逐漸累積的科學”［4］

。!561 年，英國科學促進協會主席格來舍在

就任演講中精辟地指出：“任何試圖將一門學科與它的歷史割裂開來的話，我們確信沒有哪一門學科比數學損失得更多”［7］

。在 !651 年羅馬國際數學

家大會上，法國數學家龐加來在其大會報告中指出：

“如果我們要預見數學的將來，適當的途徑是研究這門科學的歷史和現狀”［8］

等等。對數學史在數學

教育中價值的認識如：外爾曾說“除了天文學以外，數學是所有學科中最古老的一門科學。如果不去追溯自古希臘以來各個時代所發現與發展起來的概念、方法和結果，我們就不能理解前 81 年數學的目標，也不能理解它的成就”［4］

。美國數學家和數學

史家克萊因認為“每一位中學和大學數學教師都應該知道數學史，有許多理由，但最重要的一條理由或許是：數學史是教學的指南”［2］

。對于數學史的數

學教育意義，早在01 世紀31 年代，西方數學家就已有共識：利用數學史可以激發學生的學習興趣，培養學生的數學精神，啟發形式的人格成長，預見學生的認知發展，指導并豐富教師的課堂教學，促進學生對數學的理解和對數學價值的認識，構筑數學與人文之間的橋梁等等［3］

。所以，我們在講授數學課程

第8篇：天文學新概念范文

關鍵詞：物理學史；興趣；實驗教學；人生觀；教育價值

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2013）2（S）-0014-3

《高中物理課程標準》明確提出，高中物理的課程目標是旨在提高全體學生的科學素養，從“知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀”三個維度來培養學生。而物理學史對實現新課程的三維目標發揮著不可替代的功能。物理學史體現了人類探索和逐步認識物理世界的現象、特性、規律和本質的歷程，在物理教學中通過展現歷史上物理學家探索物理世界奧秘的艱辛歷程。可以讓學生從物理學發展的歷史中領悟到科學的本質、人性、思想、方法和精神，從而全面提高學生的人文素質、科學素質、創新素質和思想素質。因此應該重視物理學史在新課程改革中的應用，充分發揮物理學史的現代教育價值。

一本物理教科書實際上就是一部物理學發展史的縮影。在新課標下的物理教學中加強物理學史教育，展現歷史上物理學家探索物理世界奧秘的艱辛歷程，以其中的歡樂、困惑、驚奇和哲理去感染學生。把物理知識的邏輯展開與物理學認識的歷史發展有機結合起來，將物理教學過程設計成“凝固的文化激活”的過程，讓文化傳播和學習轉化成為歷史上的創造者與今天的學習者之間的對話。讓學生以物理學家認識世界的本來面目去認識世界，確立物理學的歷史意識，這將是一件很有意義的工作。

1 激發學生學習物理的興趣。樹立勇于探索的獻身精神

將科學理論的建立，科學發現的過程，科技發明對人類社會發展的貢獻用生動事例展示給學生。并通過了解物理學家的生平、各學派間的爭端以及尚未解開的物理課題來激發學生學習物理的興趣，讓學生從中學到物理學家嚴謹的科學態度和科學的思維方法，不斷提高自身的科學素質、養成良好的學習習慣。

例如伽利略在教堂里面對擺動的吊燈注目凝想；阿基米德在澡盆中頓悟浮體規律；愛迪生坐在雞窩里“孵蛋”；少年時代的愛因斯坦陷入“追光”問題的深思……等等傳說，我們在物理教學中未嘗不可運用類似的史料來讓科學家“現身說法”，這對新課的引入、重點難點的突破、后進學生的激勵都是大有裨益的。比如，在講述磁現象時，我們就可用孩提時代的愛因斯坦在看過父親拿來的一只羅盤后，便喚起他探索自然奧秘的好奇心、“打破砂鍋問到底”的求知精神，以之誘導學生透過物理現象，尋求其本質規律。又如。1820年奧斯特所做的著名的電流磁效應實驗，在過去很長一段時間內被誤傳為一次“偶然的機遇”。其實，這正是奧斯特在統一自然力思想的啟迪下孜孜以求的必然結果。若無濃厚的興趣和堅強的毅力是難以成功的，此例同樣能給學生以深刻的啟發和教育。

2 讀史使人明智，激發愛國熱情

英國哲學家培根的名言：“讀史使人明智。”對于現在的高中生，在學校教育中他們吸收了科學的知識，但常常沒有體會到科學的思想和精神，而無法體會科學的真諦和魅力，對科學的學習表現為無動于衷。所以若能引導學生回顧科學的歷史，在學習和接受科學知識的同時接受科學的思想和精神，從而變得深思熟慮、深謀遠慮。

我國是世界四大文明古國之一，在物理學的理論和實踐方面有著輝煌的成就。例如，在理論著作中，《墨經》對力學、光學的論述；《天工開物》關于簡單機械的記述；《夢溪筆談》對磁角的論述等在當時都是遙遙領先于世界各國，就是在今天仍有參考價值。在實用技術方面，更是不勝枚舉。指南針、地球儀、渾天儀、船閘、石拱橋、火箭等，都是我國最早發明的。還有中國古籍《尚書緯-考靈曜》中關于相對性概念的敘述“地恒動而人不知，譬如人在大舟中閉牖而坐，舟行而人不覺。”就早于伽利略關于封閉船艙內發生的力學現象的一段描述至少約一千五百余年。又如，高一學生學過牛頓三大定律后，深為牛頓的驚人成就所拜服，倘若物理教師能針對學生的這種贊佩心理而引出遠在兩千年以前墨翟所著《墨經》一書中早有“力，形之所以奮也”（形，指物體，奮就是加速的意思），“力，重之謂”（物體有重量，是力的表現之一）等論述，即令學生嘆為觀止，強烈的民族自豪感將油然而生。介紹我國在物理學方面對世界的杰出貢獻。可以使學生了解祖國古代燦爛文化，激發他們的民族自尊心和自豪感。以我們祖先在物理學方面的真知灼見，以及解放后我國物理學突飛猛進發展的偉大成就對學生進行開導，兼而能收到愛國主義教育，振奮民族精神之效。在我國古代文明的智慧寶庫里，關于這方面的史料是異常豐富的。

3 展示實驗設計操作技巧，重視實驗在物理學中的地位和作用

物理學是以實驗為基礎的科學。縱橫物理學史，每一個理論的產生與發展都是建立在實驗的基礎上，而每一次物理學發展所經歷的理論上的大綜合和大統一，都伴隨著實驗技術與實驗思想的進步。在物理實驗教學中，要說明實驗的背景、條件、手段、方法和過程，更要闡明實驗的設計思想和研究處理問題的方法、闡明實驗與理論的關系以及實驗所做出的重大歷史貢獻，使學生認識到物理實驗是物理學研究的最重要的工具，是物理實踐活動的最重要的手段，領悟到物理實驗對物理理論的產生、發展和驗證都有決定性的作用，從而深切理解實驗在物理學中的地位和作用。

例如電磁感應現象的教學，教師可提供給學生一些實驗器材。將教學過程設計成為學生自主設計實驗方案、自主選擇器材進行實驗、自主尋找產生感應電流的條件，讓他們像科學家那樣去思考、探究和遭受曲折，同時適當介紹物理學史上的曲折歷程使學生領悟探究過程的艱辛和電磁感應現象的本質。奧斯特發現電流的磁效應不久，安培、科拉頓和法拉第等科學家都相繼提出了利用磁產生電的設想，但他們開始都未意識到這是個“動態”效應。安培認為，只要在導體附近有一強電流或強磁體，導體中就會感應出電流，他進行了實驗但沒有成功。法拉第在很長一段時間內的想法與安培的想法大致是一樣的，他做的許多實驗都失敗了。直到1881年8月以后，才意識到這可能是一種“動態”效應，終于發現了電磁感應現象。而克拉頓在法拉第發現之前，曾做過這樣一個實驗：他把一個螺線管與電流計相連接，為了避免實驗時磁鐵對電流計指針的影響，他將電流計放在另一個房間。實驗時，他將磁鐵插入或抽出線圈以后，再跑到另一個房間去觀察電流計指針的變化，結果當然什么也看不到了。他哪里知道，就在他從一個房間跑到另一個房間的過程中，電流計的指針早已恢復原狀了。在教學中引導學生對上述歷史探究過程的再探究，學生對電磁感應現象的“動態”效應的理解就更為深刻了。

4 追尋科學家的足跡。獲取研究的方法

物理學的思想和方法是在物理學發展過程中，在物理學家長期的科學實踐中，逐步摸索、積累、形成和發展起來的，是人類智慧的結晶。它已經滲透到許多學科的研究中去，成為現代科學研究和處理問題的重要思想和方法。學生了解和掌握這些思想和方法，對于今后從事任何研究和工作，對于解決和處理各種問題，都是很有用的，是終生受益的。

例如伽利略通過邏輯推理和實驗方法發現了自由落體定律、利用理想斜面實驗的方法得到了慣性定律；牛頓用實驗觀察方法和歸納方法研究光的色散現象、運用數學方法和綜合方法得到萬有引力定律和力學三定律：庫侖和歐姆分別運用類比研究方法得到了庫侖定律和歐姆定律：愛因斯坦運用直覺思維和理想實驗方法創立了相對論等等。通過展現物理學家揭開自然界之謎和艱難的探索歷程，使學生感受到他們用有效的方法一步一步地掀開遮蔽真理的神秘面紗的那種科學發現的震撼與激動，從身臨其境的體驗感知中，獲得科學方法論思想的熏陶與升華。

5 了解物理學發展過程，學會批判繼承和發展創新

物理學發展的歷史向我們昭示了這樣一條真理：有懷疑的思考，即力求以發展、變化、聯系的思想為標準來裁決和審視一切科學假說與科學理論。不迷信權威，這是科學能不斷向前發展的動力。然而在現實的物理教學中，在紛至沓來的新概念、新術語、新公式、新定律面前，學生逐漸形成了這樣的觀念：這就是真理，學習它、記住它。久而久之，歷史性的、進化著的科學理論被神圣化、教條化。這種以灌輸為目的的教學不自覺地剝奪了學生的懷疑和批判精神，致使大多數學生對科學家和科學理論永遠懷著一種崇敬心情。這種心情扼殺了學生發現問題、提出問題的積極性，從而抑制了學生的科學精神和創新能力。

在物理學發展的進程中，有許多史實向我們表明，物理學家的批判精神，是促使物理學向前發展的動力，如伽利略對亞里士多德的懷疑和批判，了錯誤的落體定律和強迫運動定律，得出了慣性定律，為牛頓力學的建立打下了理論基礎；愛因斯坦拋棄了牛頓的絕對時空觀，得出了相對論；普朗克否定了傳統的能量是連續的觀點，得出了量子論……在物理教學中滲透這些物理學批判性發展的精彩事例，能促使學生養成獨立思考的習慣，提高善于提出科學問題的靈性和聰慧，使他們的思想沉浸在好奇之中。沒有任何一個物理學理論可以被看作是最終完美的，因為它的內容的有限性總是和可能觀察到的無限豐富多樣性相對立，人們在一定條件下對物理學的認識只能是近似的、相對的。這種有意識地對學生進行辨證唯物主義真理觀的教育。能清除學生對物理學知識絕對化、僵化的理解，也可以防止學生不加限制地機械搬用物理定律、公式去解決問題，培養學生的創新意識。

6 彌補傳統物理教學的人文缺陷，教導學生樹立正確的人生觀、價值觀回報社會

在傳統的物理教學中，注重的是知識的傳授和技能訓練，所謂的“上課教條條、課后背條條、回家用條條、考試考條條”，就是這種教育的真實寫照。而新課程改革在觀念上更注重知識面的拓展，注重學生探究能力的培養，關注將人文的因素滲透到其中。美國物理學家和物理教育家拉比認為：“只有把科學和人文融為一體，我們才能期望達到與我們時代和我們這一代相稱的智慧的頂點。”

物理學的發展與哲學、數學、天文學等學科都具有密切關系。在物理學的發展歷程中，如果沒有對數。開普勒難以建立開普勒三定律；沒有微積分，牛頓就難以得到萬有引力定律；沒有統計學，無法發展分子運動論；奧斯特是受康德哲學的啟發，堅信電力和磁力有共同的根源，才發現了電流的磁效應等。在教學中介紹這些相關的歷史案例，有利于使學生認識到物理學知識及其發展與其它學科知識有著密切的聯系。

物理學的發展對社會經濟的發展也產生巨大影響。特別是近代以來歷次物理學重大進展通過技術革命為中介轉化為生產力，從而推動了社會經濟發展，并最終引發社會革命。從蒸汽時代到電力時代、電子和原子能時代以至現今的信息時代的生動歷史，更會使學生深刻了解科學技術的巨大社會功能。同時，也要讓學生了解科學技術進步所帶來的負面效應，如環境污染、生態失調、自然資源過度消耗以及最初以殺人武器出現的原子彈等等，體會到科學技術的“雙刃劍效應”。

居里夫人和她的女兒長期從事核物理研究，將自己畢生的精力奉獻給了科學事業和自己的祖國，并三次獲得了諾貝爾獎，最后均因長期接觸放射物質而死于白血病，因而人文精神也可以說是一種獻身精神。人文精神還體現為團結、合作、民主的精神，曾任卡文迪什實驗室主任的湯姆孫總是把他所知道的和所能想到的全部告訴助手和學生，甚至把他自己設計的方案無代價的給予學生，在他任期內共培養了84位物理學教授，27名英國皇家學會會員，諾貝爾獎獲得者7人。教學中將這些物理學史內容與物理知識相融合，其中蘊涵的科學家充滿人文主義的態度和精神將激起學生心靈的震撼。

物理學發展史是一幅理論與實驗交叉、失敗與成功并存、邏輯與非邏輯思維并用的豐富多彩的畫面，是一部跌宕起伏、曲折前進的英雄樂章。物理學家的生平事跡、高尚情操、成功與挫折、智慧與幽默、分歧與爭論，物理學思想與方法的演變、物理學發展跳動的脈搏，都可以喚起學生強烈的好奇心和奮發向上的激情，引起濃厚的興趣和積極的思考。物理學史將會把科學家在探索過程中的智慧之光帶給學生，從而為科學而獻身。

參考文獻：

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[3]胡南奇.談談美國科學教育發展和高等院校教學與教材的情況（上）[J].大學物理，1984，（5）：6.

第9篇：天文學新概念范文

〔關鍵詞〕 科學創造，表征，語言，邏輯，想象

〔中圖分類號〕N34 〔文獻標識碼〕A 〔文章編號〕1004-4175（2014）01-0031-05

〔收稿日期〕 2013-11-16

〔基金項目〕 國家社會科學基金項目（12BZX018），負責人魏屹東。

〔作者簡介〕 魏屹東（1958-），男，山西永濟人，山西大學科學技術哲學研究中心、山西大學哲學社會學學院教授、博士生導師，主要研究方向為認知哲學。

今日之世界，可以說是科學技術化的世界，人們的生活、工作和學習的方方面面，社會經濟發展的方方面面，都與科學技術密切相關。根本原因在于科學技術具有創造性（包括發明與發現）的特質。科學創造性是人類特有的。科學發展史表明：在創造過程中，人類無疑會使用語言和邏輯，會運用記憶和想象。那么，什么是創造性，其范圍是什么？語言和邏輯在其中起什么作用？科學與技術在創造性方面有什么區別，二者如何互動？如何進行科學創造，如何對其表征？這些問題無疑是格外重要的，它們也正是本文要著力探討的。

一、創造性的范圍與表征

就人類的生存范圍而言，人類生活在兩個世界：一個是固有世界或者實在世界，也就是經驗領域；另一個是超驗世界，也就是形而上的精神領域。前者的表現形式主要是世俗社會或者人們的常識世界；后者的表現形式主要是宗教，還可以加上形而上學哲學。

對科學來說，其研究對象決定了它主要存在于固有世界或實在世界范圍，也就是說，科學的研究對象是實在世界的各個方面，比如物理的、生物的、化學的，等等。人類發展史和科學發展史表明：經驗的實在性以三個支柱——語言、邏輯和科學為基礎 〔1 〕 （P3 ）。沒有人能夠準確知道促進人類交流的語言何時出現，距今最少應該有十萬年；人類文化的第一個書寫記錄大約出現在距今一萬年前，這是集體記憶的開端；邏輯距今約2500年，由艾皮門尼德（Epimenide）提出，而科學的出現距今不過400多年，由伽利略開始。可見，語言的出現最早，邏輯和科學是基于語言的。沒有語言，也就談不上邏輯和科學。在這個意義上，語言具有優先性，沒有語言，我們就無法進行表征和交流，更談不上科學的發展了。

反過來說，科學不能先于邏輯產生，邏輯不能先于書面語言形成，書面語言也不能先于口語而產生，而口語的形成肯定經歷了一個漫長的肢體語言過程。這充分說明，科學的產生離不開語言和邏輯，科學作為人類的主要認知方式，表明認知的發展與語言密切相關。假如沒有語言，就不會有科學，因為我們無法表征科學。

當然，在日常生活中，當我們說“語言”時，事實上，我們很少使用邏輯，科學在其中也不起任何作用。對我們人類來說，語言就意味著文學、音樂、藝術、經濟、政治等，這些學科在沒有發現邏輯和科學之前業已存在。也就是說，表征語言的文學、音樂、藝術、經濟、政治等比邏輯和科學的出現要早得多，它們是邏輯和科學形成的基礎。在這個意義上，科學的創造性與這些看似無關的學科有著千絲萬縷的聯系，只是我們沒有意識到而已。因此，我們可以說，文學、音樂、藝術、經濟、政治等是邏輯和科學的基礎。

意大利物理學家茲奇奇（A.Zichichi）認為，存在范圍由創造性（creativity）、支配（leadership）、創新支配（innovative leadership）和動機（motivation）來描述。創造是指產生以前從來不知道或者沒有被看見或被觀察到事物的能力。支配是指激發和激勵人們的能力。創新支配是激發和激勵人們做出創造行為的能力。動機是達到目標的動力 〔1 〕 （P4 ）。在他看來，在人類活動的經驗范圍，語言、邏輯和科學都需要創造性、支配和動機，其中創造性是最難的。也就是說，在人類活動中，創造性普遍存在于語言、邏輯和科學中。正因為創造性最難，所以在語言、邏輯和科學的產生過程中，創造性就成為人類認知活動的核心。

在語言中，創造性是通過審美學、公共訴求、成功等表征的，人們常說的“滿足具體的形式審美標準”，“具有社會價值”，“漂亮”等，就是創造性的具體體現，它們強化了創造性的必要性。創造性相應地把藝術、音樂、文學的新形式變為現實，反過來，藝術、音樂、文學也成為創造性的表現形式。

在邏輯中，創造性僅有一個表征方式，那就是“無矛盾”。導致自我矛盾的邏輯結構不能存在。也就是說，邏輯系統一定是自洽的、無矛盾的，否則的話，就不成其為邏輯，邏輯本身就意味著“前后一致”。這說明創造新的邏輯結構不能自相矛盾。一個典型的例子是無限或無窮大。我們不能同時肯定一個事物既有限又無限。

在科學中，創造性也僅有一個有效表征方式——真或假。無論一個命題或理論的描述多么漂亮，科學的觀點沒有美或丑之分，只有真或假之別。因為科學的目的就是求真。當然，這并不排除科學理論在表征形式上也講究“漂亮”和“優雅”，比如數學方程的簡單美。一個科學理論不僅要求在邏輯上無矛盾，而且在實驗上也要求可重復。也即一個科學理論首先應該是邏輯結構上嚴格無矛盾的，而這一點不必然滿足科學證明的要求。有許多邏輯理論結構在自然中并沒有被發現，比如無限維的空間沒有產生任何自相矛盾。從數學的觀點看，無限維空間是存在的，但在我們生活的空間中，維度是有限的（三維空間）。對于科學而言，無限維的空間是不存在的。一個由實驗證據支持的理論是伽利略式的科學的邏輯結構。沒有實驗證據支持的理論就會被放棄。這樣，科學中的創造性就是要通過重復性的實驗發現真理。或者說，科學的任務就是發現自然的邏輯。

那么，創造性的語境又是什么呢？是什么前提條件促使了創造性的形成呢？茲奇奇認為是記憶與想象。為了避免重復犯錯誤，為了不再從零開始探討，我們需要記憶；為了設想我們從來沒有想過或見過的東西，我們需要想象。通過開發記憶和想象，創造性相應地就能夠把想象的結果變成現實。如果沒有創造性，很難設想有現在的人類的一切。換句話說，記憶是為了避免重復研究，想象是為了拓展研究范圍，比如不可觀察的微粒子或者廣闊無垠的宇宙。

這表明，記憶和想象在創造過程中起背景或語境的作用。在茲奇奇看來，記憶在語言、邏輯和科學中有相同的作用，也就是避免與先前的創造重復。語言中的想象相當于創造新詩、新音樂、新藝術等智力活動。邏輯中的想象意味著運用公理和規則創造新的數學結構。科學中的想象相當于思考一個新的原則、一個新現象和新規律，相當于設想一個新實驗。

對于一個科學家來說，記憶、想象和創造性是平衡的嗎？我們通過茲奇奇親歷的一個真實故事來說明。

物理學家范紐曼和魏格納是好朋友與合作者，他們常常討論物理和數學問題。有一次范紐曼告訴茲奇奇，說他能夠記得1933年6月25日喝了多少咖啡，并相信他的想象力并非他所表現的那樣強大，只是因為他記憶得很多。魏格納是一個想象力極強的人，而魏格納的記憶力不如他強。在一次討論中，魏格納突然說已經到中午了，他必須馬上去參加一個午餐。當魏格納要離開時，范紐曼說“你那么聰明，為什么不讓時間停止呢？”緊接著又說：“對不起，太晚了，你應該讓時間倒流。”就是這么一句不經意的話啟發了魏格納，于是他開始思考基本粒子和自然的基本規律。

我們知道，一個基本粒子，無論是電子還是質子，既沒有大腦也沒有手表，它不能區別過去和將來。如果時間向一個方向或超相反方向飛逝，基本粒子間的所有基本相互作用必須是不變的。就在范紐曼邀請魏格納合作研究的三個月后，魏格納發現了著名的“時間不變性”原理，其中建立了“時間反轉算子”（Time-reversal operator）。這一原理說明，所有物理規律都應該是“時間不變性”的，比如，物理實在應該保持不變，假如我們能夠讓時間倒流。

1964年，有人發現KL介子 ①在衰減過程中打破了“時間不變性”原理。 茲奇奇做了一系列實驗來證明，在電磁相互作用中“時間不變性”是否還有效。實驗證明，電磁力遵循“時間不變性”原理。魏格納作為20世紀最偉大的物理學家之一，他創造的“時間反轉算子”的操作過程在自然邏輯中不產生任何矛盾，而且他的原理經受了重復性實驗的驗證。

這是科學創造性的一個典型例子。它表明：創造性的觀念往往源于日常生活，我們不經意間的談話與交流都有可能導致新觀點的涌現，當然，“機遇偏愛有準備的頭腦”，如果沒有對某個問題的長期思考，即使有再多的交流和對話，也不會有助于對那個問題的解決。

二、創造性在科學與技術中的差異

創造性在科學和技術中是否相同？表征方式是否有差別？接下來我們討論這個問題。

在普通人的觀念里，科學和技術沒有什么不同。其實，二者是兩個完全不同但密切相關的領域，前者在于發現，后者在于發明。比如，與魏格納同時代的著名物理學家費米發明的核消防照明就不是科學而是技術。茲奇奇認為，我們必須弄清科學與技術的區別。他把伽利略之前的技術稱為“前科學技術”，伽利略之后的技術稱為“后科學技術” 〔1 〕 （P7 ）。

前科學技術是基于試錯法產生的，不是根據基本規律的理解產生的，也就是靠的是經驗而不是理性原則。這就是為什么在前科學技術時期，沒有人確切地知道輪子和火是誰在何時發明或者發現的。但是，我們確實知道的是對于輪子和火的理解則是發現科學以后的事情。

后科學技術植根于人們對自然基本規律的深刻理解。比如，蒸汽機的發明先于熱力學規律的發現，但是由于熱力學的產生，人們才對這項技術有了深刻的理解，而且在此基礎上產生了許多技術發明。也就是說，科學是技術的思想來源，技術是科學思想的運用。科學要求我們將智力工作投入到“發現”中，技術要求我們將智力工作投入到“發明”中。因此，科學只能發現而不能發明新的自然規律。技術進步是基于一種新觀念，這種新觀念以一種新方式將不同“結構”或“部件”結合在一起，并以一種以前從來無人嘗試過的方法使用它們。這就是技術創新的含義。

需要指出的是：雖然科學與技術的關系密切，但是二者還不是一回事，技術不僅僅是科學的應用，科學發展有自己的規律，技術進步也有自己的規則。比如科學與戰爭武器的關系，不僅僅是科學與技術的關系，其中還包括政治、道德、經濟等因素。一旦我們的世界遭到核武器的毀滅，難道這僅僅是科學家或者技術專家的責任嗎？我看主要是政治家的責任，因為從決定制造武器到決定使用武器都是政治家做出的。

在茲奇奇看來，人們把后科學技術看作是科學的應用其實是一種誤解。人類通過科學發現自然規律，通過技術運用自然規律，這與科學沒有多少關系。比如，科學家發現核裂變規律，不等于制造了原子彈。人們誤把后科學技術當做技術看待。技術是一種決裂的元素，它使得我們在使用它時面臨有益于還是有害于人類和社會的選擇。比如機器人技術，如果用于替代人做危險和繁重的工作，無疑是益于人類的，如果用于戰爭則是有害的。

還有一個問題需要澄清，那就是“科學的使用”或者“應用科學”這個概念蘊涵了“科學先于技術”的意思。也就是，人類先發現自然的邏輯，然后運用這些邏輯于實踐之中，形成各種技術。科學家對科學的應用要擔負責任。這是又一種誤解，擔負責任的應該是政治團體，不是科學共同體。更糟糕的是，人們認為科學源于技術，這也是一種誤解。甚至有人說社會不需要科學家，如果他們不是為了技術進步的話。技術先于科學的觀點出于這樣的事實，即近代科學或伽利略式科學產生之前，輪子和火已經被發明，也就是說，輪子與火的發明與科學無關。

然而，對輪子與火的原理的理解則是伽利略式科學產生以后的事情。發明一種東西不必然意味著理解它為什么工作，知“其然“不一定知“其所以然”。一種科學發現相當于理解所有可能被發明的東西。比如，電磁力這一自然基本力的發現，使得我們能夠理解我們的所有感覺——視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、味覺，它們是同一且唯一基本力的表現方式。這種力源于一種唯一實體“電荷”。當我們關掉電荷，我們的感覺就消失了。這樣，所有發明，無論是現在的還是未來的，都與感覺相聯系，即使它們還沒有真正被使用前，都能夠基于電磁力得到理解。或者說，科學有助于我們認識世界的規律，從而使得我們知其“所以然”。

反過來，一種新技術的發明，也有利于科學的發現。比如伽利略發明了望遠鏡，利用這項技術，伽利略發現月球表面不是完美的，太陽表面有黑子，這顛覆了一直認為月球和太陽是完美球體的傳統觀點。可以說，沒有望遠鏡的發明，就不會有現代天文學。同樣，沒有顯微鏡的發明，也就不會有現代微生物學。這說明科學與技術是相輔相成的。如果技術中不滲透自然規律，則技術也是盲目的。技術發明為科學發現添加了“飛翼”。

當然，不是所有的發現都會借助于技術。伽利略對慣性定律和相對性原理的發現就是如此。這些發現既不需要望遠鏡技術的發展，也不需要任何技術儀器，他用一塊石頭和一條栓石頭的繩子研究了石頭的擺動，借此他發現了擺定律。用一塊圓石頭和一塊木板來研究圓石頭在木板上的運動，然后變換木板角度，借此他發現了自由落體定律。根據此定律他推測，如果沒有空氣阻力，羽毛和鐵塊下落速度是相同的，由此他預見了“真空”的存在，月球表面的情形就是如此。這表明：伽利略的發現依賴的是對自然基本規律存在的信念，而不是望遠鏡技術的發明。因為石頭、繩子、木板不能算作技術，關鍵是伽利略相信，某一物質一定攜帶著宇宙創造者的印跡，其規律在時空中處處起作用。伽利略既沒有發現擺定律，也沒有發現自由落體定律，他發現的是混沌 〔1 〕 （P12 ）。毫無疑問，伽利略開啟人類智力的新視界，他的工作表明科學的任務就是發現自然的邏輯。

還有，愛因斯坦發現相對論也是如此。他曾經說，相對論的發現僅僅靠一片紙和一只鉛筆。事實上，相對論的發現主要靠他的想象力，他之所以那樣說，那是在工具使用的意義上而言的。沒有紙和筆，愛因斯坦照樣會發現相對論的。只不過他會使用別的什么東西，比如黑板和粉筆。這進一步說明：科學的發現，特別是抽象層次上的原理和理論的發現，不一定要借助于技術。

三、創新思路與新觀點的表征

科學已經告訴我們關于世界的幾乎所有方面。現在讓我們超越現存世界，進入一個超世界視域。這是科學創新的一種新思路。比如，如果有光，一定有超光存在；如果有電子，一定有超電子；如果有物質，一定有超物質（反物質）；如果有恒星，一定有超恒星。如果這些東西存在，我們為什么沒有觀察到它們呢？這就需要科學的創造性發揮作用。

我們知道，原創工作是非常艱難和非常復雜的事情。茲奇奇認為，首先我們需要豐富的想象。想象豐富不意味著觀點越多越好，觀點多反而可能適得其反。你必須集中于一個新觀點，此新觀點你認為是最具原創性的。然后你必須考慮這個新觀點的所有可能結果。在這些結果中，如果有實驗證據或數學的嚴格證明與你的新觀點相矛盾，你必須發現或理解其中的緣由。如果你不能消除這個矛盾，那么你以為是新觀點可能被其他人想到但是已被放棄，因為其他人已經發現了其中的矛盾。此時，你必須格外小心，你能夠克服這個矛盾的情形可能發生，如果你比其他人更能夠理解其困難所在。你不要限制自己簡單地讀其他人的論著，你要做的是你必須理解所有細節。這是創造性的關鍵所在，其中，理解發揮著重要作用。

而理解是一種認知和智力過程，它由兩個基本要素構成 〔1 〕 （P17 ）。

第一，是你意識到而不是他人。為什么這么說呢？你盡可能深刻地研究和理解你一直思考的新東西的意義。這可能是一個新概念、一個新觀點、一個新實驗。接著你盡力想象所有可能的結果。這可能花費一天、一周、數月甚至一年。經過廢寢忘食的不斷思考，有時一籌莫展，突然豁然開朗，找出出路。

第二，有強烈的動機。創新是一個極其艱難和痛苦的過程，其中有許多困難需要克服，克服困難就要有強烈的動機。因為你需要將一個新觀念變成真且具體的東西。動機因研究的目標而異，這取決于你的新觀念所涉及的問題與自然的邏輯關系，比如純科學，或技術創新形成新實驗等。

接下來，我將通過茲奇奇親歷的三個新觀念和技術創新結合的研究工作來分析科學的創造過程。

第一，填隙技術（shimming）與高精密磁場的產生。使用非常薄的鐵片產生多種形式的高精密磁場的觀念是茲奇奇經歷數周苦思冥想想到的。這是一個既省時又省錢的技術。因為如果不是這樣，每一項實驗都將花費大量時間、物力和財力。比如機械形成一個磁極就需要一個月，一個多項磁場需要至少6個月，產生第一個高精密磁場這項工程至少需要三年時間。如果運用他的新觀點，僅需要一天時間而且幾乎無需花錢。假如茲奇奇沒有這個新想法，產生高精密磁場的實驗也就不能實現。當然有了新觀念還不夠，還需要克服許多技術困難設計新實驗來實現新觀念。

在茲奇奇的實驗中，材料很普通，在市場很容易買到，但由于觀念是新的，實驗自然就與以往的不同。事實上，最偉大的創造力在于，當新觀念需要實現時，相應的新實驗也非常簡單。為什么說如果實現一個創新觀念的實驗非常簡單時這個創新就是一個原始創新呢？因為在此之前沒有人產生使用這個簡單辦法的觀點。

我們知道，伽利略科學是從兩個非常簡單的技術創新開始的。一個是擺，另一個是斜面板。擺由一塊石頭加一根繩子構成。這兩件東西是世界上最普通不過的，但是沒有人想到用繩子拴住石頭，然后研究其運動。伽利略僅使用一塊石頭和一根繩子，就成功地準確測量了引力的加速度。擺和斜面板就是伽利略的兩個技術創新，使用它們他發現了自然邏輯的第一個要素——科學。

發明填隙技術產生高精密磁場是茲奇奇進入歐洲粒子物理研究所開展的第一項創新性研究工作。根據他的設想，實驗室制造了“扁磁鐵”也叫6米（g-2）磁鐵。它是當時世界上最大的磁鐵，它能夠進行介子這種基本粒子的所謂“異常磁時刻”（anomalous magnetic moment）的第一次高精密測量。這個實驗表明，介子是一種與電子同一的粒子，但介子的質量卻是電子的200倍。為什么介子比電子重200倍，但其屬性幾乎與電子相同呢？或者說，如果使用電子得到相同結果，為什么自然還給介子200倍的質量呢？

為了理解這個問題，我們需要測量一個基本量——介子的“異常磁時刻”。為了得到這個精確的量，我們需要建立一個非常大的磁鐵，它具有高精密的磁場和多種形式。這項實驗以前從未做過，因為沒有人知道如何建造如此復雜和精密的磁場。

第二，預簇射（pre-shower）與新粒子的發現。在茲奇奇60多歲時，他有了尋找一種比介子重的新粒子的想法。在已經觀察到的粒子序列中，第一是電子，第二是介子。尋找第三種輕粒子②不是一件容易的工作，這需要一種新的創新技術，它能夠把電子與其他核粒子區別開來。這種新技術就是預簇射技術，它能夠使歐洲粒子物理研究所的科學家做一系列的實驗，以識別第三種輕粒子的最佳產生過程，以及尋找它的最佳方法。預簇射技術使得一種被稱為J-粒子的新粒子的發現成為可能。J-粒子的發現非常重要，它是人們熟知的“11月革命”，因為它的發現發生在1974年11月。預簇射技術現在已經被用于所有實驗，在這些實驗中，你想選擇“電子”并確定它不是由一個標準核粒子（介子）模擬的信號。

第三，飛逝時間與核反物質。狄拉克預測的反粒子如反電子、反質子、反中子等已經被發現，它們被稱為核反物質。對于反物質的研究進展怎樣呢 困難有兩點：一是實驗室中產生的反物質非常少；二是一旦產生了反物質，需要確定它的確具有正質量和恰當的性質。技術上的困難在于測量時間間隔，即飛逝時間（time of flight）。茲奇奇發明了一個簡單的儀器——閃爍計數器，它的制造思路是：一旦反粒子產生，（光）信號穿行并到達檢測器（四個光電管構成）所花費的時間，必須獨立于撞擊點，而且電子連接必須引導最小時間量程。這一新的實驗儀器能夠讓茲奇奇測量同一反粒子通過兩個檢測器的時間間隔，檢測結果的精度是前所未有的，達到一百兆秒 。這一發明導致茲奇奇發現了第一個核反粒子。

這三個例子說明：一個新想法的實現或者表征需要一項新技術的支持。新想法不能僅僅停留在大腦中，我們必須想方設法實現它或者表征它。實現或者表征是需要借助技術手段的。在當代科學研究中，新觀念與新技術的結合已經成為一種不二選擇。

四、結束語

創造對于一個民族或國家的生存和發展來說，無論怎樣強調都不會過分。今日的中國要實現富民強國的“中國夢”，就更需要強調和注重創造。純語言、純邏輯和純科學是我們經驗世界的三個支柱，它們構成了創造的語境。在這個語境基底上，人類充分發揮想象和有目的的動機的內在心理作用，認識世界并改造世界。在語言、邏輯和科學的運用中，創造性既能夠造福人類也能夠禍害人類，這就要看人類自己的選擇了。創造性在這些智力活動中的運用必須受到人類存在的超驗價值的制約，這就是人類生存的終極關懷問題。我們只有把超驗范圍與經驗范圍緊密結合起來，才能運用語言、邏輯和科學這些工具認識并改造世界，也只有持正確的價值觀才能很好地利用科學的創造性造福人類。

注 釋：

①一種長壽K-介子。

②電子和介子叫做輕粒子，以便把它們的性質與夸克的性質區別開來。事實上，物質由夸克和輕粒子構成。

參考文獻：

〔1〕Antonino Zichichi. Creativity in Science. Singapore： World Scientific publishing Co〔M〕.pte.Ltd. 1999.